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Cancer et métabolisme
Explorez la puissance de la métabolomique et découvrez son potentiel pour faire avancer la recherche en oncologie.
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Métabolomique en oncologie
La perturbation du métabolisme cellulaire est une caractéristique essentielle des cellules cancéreuses. En 1923, Otto Warburg a observé qu'elles consommaient beaucoup plus de glucose que les cellules normales. Plus récemment, en 2011, Doug Hanahan et Bob Weinberg ont ajouté l'"énergétique cellulaire", rebaptisée plus tard "reprogrammation du métabolisme cellulaire", à leur liste initiale des six caractéristiques du cancer. Le cancer a de nombreux effets sur le métabolisme, notamment le remaniement du métabolisme intracellulaire, le remaniement du microenvironnement tumoral et les changements dans le métabolisme des tissus normaux. Le métabolisme du cancer est également affecté par le traitement, le régime alimentaire et l'activité physique.
La métabolomique est l'analyse globale de petites molécules qui fournissent des informations vitales sur la machinerie des cellules cancéreuses et l'environnement, informations qui peuvent être difficiles à obtenir. Lorsqu'elle est réalisée et analysée correctement, la métabolomique donne une lecture du phénotype qui résulte des interactions entre les expositions, les traitements et tous les autres facteurs qui peuvent modifier la fonctionnalité de l'ADN et de l'ARN, ainsi que l'activité des protéines. L'intégration de la métabolomique dans la recherche en oncologie permet non seulement de mieux comprendre le métabolisme cellulaire et celui du microenvironnement, mais aussi d'éclairer les boucles de rétroaction, les influences épigénétiques, les solutions en matière de traitement et d'efficacité, ainsi que la découverte de biomarqueurs. Parfois, la métabolomique peut être la méthode la plus sensible pour identifier les variantes pathogènes, car des changements infimes dans la structure de la protéine ou dans ses niveaux d'expression peuvent entraîner des changements significatifs dans son activité, provoquant des altérations des niveaux de métabolites.
Découvrir des informations fonctionnelles et exploitables grâce à la métabolomique
Le cancer est un ensemble complexe de maladies nécessitant une meilleure compréhension des interactions moléculaires complexes qui ont un impact sur le risque, le développement et la progression de la maladie.Metabolon peut aider les chercheurs en oncologie à démêler les associations génotype-phénotype complexes et à identifier des biomarqueurs diagnostiques et thérapeutiques prometteurs grâce à ses panels de métabolites globaux et ciblés.
Évaluation du risque de cancer
La métabolomique peut aider à évaluer le risque de cancer en fournissant des informations précieuses sur les changements biochimiques complexes associés aux tumeurs malignes. En analysant les petites molécules et les produits enzymatiques présents dans les cellules et les fluides corporels, la métabolomique permet aux chercheurs de détecter des altérations précoces des voies biologiques qui peuvent être indicatives du développement du cancer et de la progression de la maladie. L'intégration des données métabolomiques à d'autres informations cliniques et génétiques améliore notre capacité à prédire et à stratifier le risque de cancer, facilitant ainsi des stratégies plus ciblées et personnalisées de prévention du cancer et d'intervention précoce. Avec son potentiel pour révolutionner l'évaluation du risque de cancer, la métabolomique est très prometteuse pour faire progresser notre compréhension de la biologie du cancer et améliorer les résultats pour les patients.
Zhong H, Liu S, Zhu J, Wu L. Associations entre les niveaux génétiquement prédits de métabolites sanguins et le risque de cancer du pancréas. Int J Cancer. 2023 ; 153(1) : 103-110. doi:10.1002/ijc.34466
Yang M, Zhu C, Du L, et al. A Metabolomic Signature of Obesity and Risk of Colorectal Cancer : Two Nested Case-Control Studies. Metabolites. 2023 ; 13(2):234. https://doi.org/10.3390/metabo13020234
Surveiller la réponse au traitement
La métabolomique joue un rôle essentiel dans le suivi de la réponse au traitement en oncologie, en offrant une compréhension nuancée des altérations métaboliques complexes qui se produisent à la fois à l'intérieur des cellules cancéreuses et dans le système pendant le traitement. La métabolomique permet d'identifier des biomarqueurs, de distinguer les répondeurs des non-répondeurs et de caractériser les mécanismes de résistance. Ces informations permettent d'affiner les stratégies de traitement, de personnaliser les soins aux patients et, en fin de compte, d'améliorer les résultats globaux de la lutte contre le cancer.
Zapater-Moros A, Díaz-Beltrán L, Gámez-Pozo A, et al. Metabolomics unravels subtype-specific characteristics related to neoadjuvant therapy response in breast cancer patients. Metabolomics. 2023/06/21 2023;19(7):60. doi:10.1007/s11306-023-02024-8
Jalota A, Hershberger CE, Patel MS, et al. Host metabolome predicts the severity and onset of acute toxicities induced by CAR T-cell therapy. Blood Advances. 2023/09/12/ 2023;7(17):4690-4700. doi:https://doi.org/10.1182/bloodadvances.2022007456
Évaluation du pronostic
L'évaluation pronostique à l'aide de la métabolomique en oncologie est très prometteuse pour améliorer notre capacité à prédire l'évolution probable de la maladie d'un patient, ce qui permettra de prendre des décisions cliniques plus éclairées et d'élaborer des plans de traitement personnalisés. La métabolomique peut aider à prédire la progression de la maladie, les résultats en termes de survie, la réponse au traitement et le risque de récidive. La métabolomique améliore l'évaluation du pronostic en oncologie en fournissant des informations précieuses sur les caractéristiques métaboliques des tumeurs, leur environnement et leurs implications systémiques. Ces connaissances permettent de prédire l'évolution de la maladie, d'adapter les plans de traitement et d'améliorer la prise en charge globale des patients atteints de cancer en adoptant une approche plus personnalisée et plus précise des soins oncologiques.
Scott AJ, Correa LO, Edwards DM, et al. Metabolomic Profiles of Human Glioma Inform Patient Survival. Antioxid Redox Signal. 2023;39(13-15):942-956. doi:10.1089/ars.2022.0085
Applications de la métabolomique à la recherche en oncologie
- EDécouverte de biomarqueurs
- ERecherche en médecine personnalisée
- EÉvaluation du risque de maladie
- ESuivi de la réponse au traitement
- EPrédiction de la progression de la maladie
- EDécouverte et développement de médicaments
- EComprendre la physiologie des tumeurs
- EDétection précoce des voies altérées
- ECaractériser les mécanismes de résistance aux maladies
"La métabolomique s'est révélée être un outil prometteur pour découvrir les métabolites circulants associés au risque de cancer du sein.
Stevens, V.L., Carter, B.D., Jacobs, E.J. et al.
A prospective case-cohort analysis of plasma metabolites and breast cancer risk. Breast Cancer Res. 2022;25(5).https://doi.org/10.1186/s13058-023-01602-x Disponible sous CC BY 4.0.
La métabolomique au service de l'oncologie
Le busulfan est un médicament de chimiothérapie utilisé pour traiter certains types de cancer, notamment la leucémie myéloïde chronique (LMC) et certains types de lymphome non hodgkinien. De nombreux patients reçoivent également une forte dose de busulfan dans le cadre d'un régime de conditionnement avant une greffe de moelle osseuse. Le busulfan tue les cellules à croissance rapide, mais il affecte également les cellules normales qui se divisent rapidement, ce qui peut entraîner des effets secondaires tels qu'une faible numération sanguine, des nausées et des diarrhées. Les stratégies de dosage du busulfan guidées par la pharmacocinétique (PK) visent à atteindre un niveau thérapeutique cible du médicament dans la circulation sanguine du patient tout en minimisant la toxicité. Bien que le dosage du busulfan guidé par la pharmacocinétique soit considéré comme un moyen efficace de garantir l'efficacité optimale du busulfan, ce processus nécessite beaucoup de ressources, de main-d'œuvre et de temps. D'autres approches sont donc nécessaires pour déterminer la dose de busulfan appropriée pour chaque patient. La métabolomique pourrait améliorer ou idéalement remplacer le dosage du busulfan guidé par la pharmacocinétique afin d'obtenir l'effet thérapeutique désiré tout en minimisant le risque de toxicité.
Figure 1. Hypothèse de travail pour les voies associées à la clairance du busulfan. Notre hypothèse de travail est que le métabolisme du glutathion (encadré jaune) continue à jouer un rôle central dans la clairance du busulfan. Nous avons confirmé nos résultats antérieurs concernant l'association de la voie de la glycine, de la sérine et de la thréonine (encadré rouge) et des acides biliaires (encadré vert) avec la clairance du busulfan. L'impact du dysfonctionnement mitochondrial (encadré bleu) et des espèces réactives de l'oxygène a également été mis en évidence.
Le Global Discovery Panel a aidé ce groupe de recherche à développer une méthode plus efficace pour estimer la clairance du busulfan. Les données du Metabolon ont permis d'identifier des marqueurs prédictifs de la clairance des médicaments de la biopsie liquide.En corrélant les métabolites plasmatiques et les données cliniques, 13 composés métabolomiques endogènes, dont l'urate, le mannonate, la lysine, la cortisone et le cortisol, ont permis de prédire avec précision la clairance du busulfan intraveineux, en particulier chez les patients dont la clairance est lente. Ces résultats démontrent que la métabolomique peut guider le dosage du busulfan afin de s'assurer que chaque patient reçoit la dose appropriée. L'étude montre que la métabolomique peut être utilisée pour optimiser le dosage des médicaments.
McCune JS, Navarro SL, Baker KS, et al. Prediction of Busulfan Clearance by Predose Plasma Metabolomic Profiling. Clin Pharmacol Ther. 2023;113(2):370-379. doi:10.1002/cpt.2794. Disponible sous CC BY 4.0.
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